Кинематическое исследование кривошипно-ползунного механизма

Кинематическое исследование кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания _ РГР по ТММ.cdw

Масштаб планов скоростей
Масштаб механизма двигателя внутреннего сгорания
Масштаб планов ускорений
Кинематическое исследование
кривошипно-шатунного механизма
двигателя внутреннего сгорания
Годограф скоростей точки S
Годограф ускорений точки S

Расчетно-пояснительная записка.docx

Структурный анализ механизма ..5
Кинематический анализ 6
Список литературы 14
В курсе предмета «Теория машин и механизмов» получаются навыки расчета механизмов машин. Комплексным подходом к закреплению полученных знаний является выполнение курсового проекта по данному курсу. В курсовом проекте осуществляется структурный и кинематический анализ механизма двигателя внутреннего сгорания. При выполнении работы используются все знания полученные за курс предмета.
Кинематическое исследование кривошипно-шатунного
механизма двигателя внутреннего сгорания
Длины звеньев механизма:
Частота вращения механизма:
Структурный анализ механизма
1. Определяем степень подвижности плоского механизма по формуле П. Л. Чебышева:
где n – число подвижных звеньев n=5;
p5 - число кинематических пар пятого класса p5 = 7;
p4 – число кинематических пар четвертого класса р4 = 0;
Подставим эти данные в формулу Чебышева и находим:
Механизм имеет одно ведущее звено.
2 Определяем класс и порядок механизма.
Для этого разделим механизм на группы Ассура. Этот механизм состоит из: механизма I класса (0;1); группы Ассура II класса 2-го порядка 2-го вида (2;3); группы Ассура II класса 2-го порядка 2-го вида (5;6). Класс механизма определяем по наивысшему классу группы Ассура входящей в его состав. В целом рассматривается механизм II класса.
Записываем формулу строения механизма:
(0;1)I(2;3)II(5;6)II.
Кинематический анализ механизма
1. Построение схемы механизма.
схемы. Приняв на чертеже отрезок изображающий длину кривошипа ОА =60 мм находим:
В принятом масштабе длин по размерам звеньев вычерчиваем кинематическую схему механизма.
Для определения планов положений звеньев разделим траекторию описываемую точкой А кривошипа на 12 равных частей. В качестве нулевого принимаем то положение кривошипа при котором точка Е ползуна занимает крайнее правое положение. Из отмеченных на окружности точек А0 А1 А2 А11 методом засечек строим 12 положений звеньев механизма. Обозначим на звеньях положения их центров масс S2 и S5. Последовательно соединяя точки S2 и S5 в различных положениях шатуна построим траекторию движения этих точек в виде замкнутой кривой.
2. Построение планов скоростей механизма
Построение планов скоростей рассмотрим на примере положения 5 (φ1 = 150º).
Построение начинаем от ведущего звена. Из точки Р принятой за полюс плана скоростей откладываем в направлении вращения кривошипа ОА вектор Ра скорости точки А: Принимаем Ра = 60 мм.
Построение плана скоростей группы Ассура II класса 2-го вида (2;3)
Производим по уравнению:
Построение плана скоростей группы Ассура II класса 2-го вида (4;5) производим по уравнению:
где VA – скорость точки А кривошипа 1.
VC – скорость точки С кривошипа 1.
Так как lOA = lOD то величину скоростей определим по условию:
где 1 – угловая скорость кривошипа 1 ее величина равна:
VBA – скорость точки В во вращательном движении относительно точки А направлена перпендикулярно оси звена АВ;
VDC – скорость точки D во вращательном движении относительно точки С направлена перпендикулярно оси звена СD;
VB – абсолютная скорость точки В ползуна 3.
VD – абсолютная скорость точки D ползуна 6.
Из точки а проводим линию перпендикулярную оси звена АВ а из полюса Р плана скоростей – линию параллельную оси ОВ. Точка b пересечения этих линий даст конец вектора искомой скорости VB. Далее из полюса Р плана скоростей откладываем в направлении вращения кривошипа ОС вектор Рс скорости точки С длинной 60 мм. Из точки с проводим линию перпендикулярно оси звена СD а из полюса Р плана скоростей – линию параллельную оси ОD. Точка d пересечения этих линий даст конец вектора искомой скорости VD.
Из построения определяем:
Находим масштаб планов скоростей по формуле:
Истинное значение скорости каждой точки определяем по формулам:
Скорости точек S2 и S5 определяем по правилу подобия:
Истинное значение скоростей точек определяем по формулам:
В указанной последовательности производится построение планов скоростей для всех 12-ти положений механизма.
Численная величина скорости любой точки механизма определяется умножением соответствующего вектора скорости на масштабный коэффициент
Подсчитанная таким образом величины скоростей сведены в таблицу 1.
Таблица 1 – Значения абсолютных и относительных скоростей точек механизма
Угловая скорость звена АВ механизма определяется по формуле:
Значения угловых скоростей приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Значения угловых скоростей звеньев механизма
Направление угловой скорости звена АВ определяется следующим образом. Переносим мысленно вектор ab c плана скоростей в точку В шатуна и наблюдаем направление поворота этого звена вокруг точки А. Направление угловой скорости звена CD определяется аналогично.
4. Построение плана ускорений механизма.
Построение плана ускорений приведем для положения 5 (φ1 =150º).
Так как кривошип ОА вращается с постоянной угловой скоростью то точка А кривошипа будет иметь только нормальное ускорение величена которого равна
планов ускорений определяется по формуле:
где а =60 мм – длинна отрезка изображающего на плане ускорений вектор нормального ускорения точки А кривошипа ОА.
Из произвольной точки – полюса плана ускорений проводим вектор Ра параллельно звену ОА от точки А к точки О.
Построение плана ускорений группы Ассура II класса 2-го вида (звенья 23) производим согласно векторному уравнению
где – ускорение точки В ползуна 3 направлено вдоль оси ОВ;
– нормальное ускорение точки В шатуна АВ при вращении его вокруг точки А направлено вдоль оси звена АВ от точки В к точке А.
Его масштабная величина обозначим ее через равна
– касательное ускорение точки шатуна АВ при вращении его вокруг точки А направлено перпендикулярно к оси звена АВ.
Построение плана ускорений группы Ассура II класса 2-го вида (звенья 56) производим согласно уравнению
где – ускорение точки D ползуна 5 направлено вдоль оси ОD;
– нормальное ускорение точки B шатуна CD при вращении его вокруг точки C направлено вдоль оси звена CD от точки D к точке C.
– касательное ускорение точки шатуна CD при вращении его вокруг точки C направлено перпендикулярно к оси звена CD.
На плане ускорений через точку а вектора а проводим прямую параллельную оси звена АВ и откладываем на ней в направлении от точки В отрезок . Через конец этого вектора проводим прямую перпендикулярную к оси звена АВ. Затем через полюс проводим прямую параллельную оси ОВ . Точка пересечения этих прямых определит конец вектора b. Далее через точку с вектора Рс проводим прямую параллельную оси звена CD и откладываем на ней в направлении от точки D отрезок cn5 . Через конец этого вектора проводим прямую перпендикулярную к оси звена CD. Затем через полюс проводим прямую параллельно оси ОD. Точка пересечения этих прямых определит конец вектора Pd.
Точка s2 и s5 на плане ускорений находим по правилу подобия пользуясь соотношением отрезков (см. построение планов скоростей).
Из построения находим:
n2b = n5d = 2889 мм.
Реальные значения скорости составят:
Результаты расчетов величин ускорений для 12-ти положений механизмов сведем в таблицу:
Таблица 3 –Значения ускорений точек звеньев в положений механизмов
Артоболевский И. И. Теория механизмов. – М. Наука. -1998. -640с.
Кореняко А. С. И др . Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. – Киев Высшая школа. – 1970. – 140 с.
Теория механизмов и механика машин. Под ред. К. В. Фролова. –М. Высшая школа. – 1998.- 496 с.
Задания на курсовой проект по теории механизмов и машин.
К. В.Шестаков; Алт. гос. техн. ун-т БТИ. - Бийск : Изд-во Алт. гос. техн. ун-та 2010. - 22 с. : рис. табл. - Библиогр.: с. 21.